Correction exercice I Les prévisions en génétique humaine
Correction exercice I
A. Questions à choix multiples (QCM)
1-b ; 2-a ; 3-e ; 4-e ; 5-c ; 6-d ;
1. Quelques définitions
• Un pool de gènes est un ensemble de gènes et de leurs différents allèles présents dans une population.
• Un gène est dit polymorphe si l’allèle le plus commun (normal) a une fréquence inférieure à 0,95. Dans le cas contraire, le gène est dit monomorphe.
• L’électrophorèse est une technique de séparation par un champ électrique des molécules chargées (acides nucléiques, protéines). Les molécules chargées négativement se dirigent vers la cathode et les molécules chargées positivement vers l’anode.
• La sélection naturelle désigne le phénomène par lequel certains individus de certaines espèces survivent et d'autres sont éliminés, et qui conduit à une évolution et à la conservation des caractéristiques adaptatives de ces espèces.
• La viabilité mesure ainsi la probabilité qu’un individu survive depuis la fécondation jusqu’à l’âge reproducteur.
• La migration est le transfert d’animaux provenant d’une population donnée dans une autre population de structure génétique différente.
• Si les migrations, en mélangeant les pools génétiques, ont tendance à uniformiser ces dernières, elles peuvent aussi créer des populations nouvelles : c’est l’effet de fondation.
2. Compléter les phrases suivantes :
a) Polymorphe
b) Filiation
c) myopathie de Duchenne
d) hémophilie
2.1. Faux. Le génotype d’un individu albinos est aa.
2. Vraie
3. Vraie
4. Faux. Le génotype d’un individu ayant une peau normalement colorée est AA ou Aa
5. Faux. Le gène qui contrôle la pigmentation de la peau est localisé sur un autosome.
Correction exercice II Les prévisions en génétique humaine
Correction exercice II
A.1 Pedigree de la femme
A.2 Oui, car sa mère de génotype XaXa ne peut pas transmettre à son fils qu’un gène Xa et le génotype de ce dernier est XaY qui est anormal.
B. Nombre d’individus homozygotes A//A : 8 ;
- Nombre d’individus hétérozygotes A//a : 6 ;
- Nombre d’individus homozygotes a//a : 2.
Fréquence de l’allèle A : \(p = \) \(\frac{{2 \times 8 + 6}}{{2 \times 16}} = \) \(0,6875\)
Fréquence de l’allèle a : \(q = \frac{{2 \times 2 + 6}}{{2 \times 16}}\) \( = 0,3125\);
Donc p + q = 0,6875 + 0,3125 = 1.
C. Le taux de migration, \(m = \frac{5}{{45 + 5}}\) \( = 0,1\).
Le changement de fréquence due à la migration, ∆P = 0,1(0,5 – 0,1) = 0,04.
La nouvelle fréquence de l’allèle dans la population receveuse est de 0,1 + 0,04 soit 0,14.
Il y a eu amélioration de la fréquence originale d’environ 4 %.
NB : Avant la migration, la différence entre les fréquences alléliques des populations initiale et receveuse était de 0,5 – 0,1 = 0,4. Après migration, la différence devient 0,5 – 0,14 = 0,36.
Correction exercice III Les prévisions en génétique humaine
Correction exercice III
A.1. Le médecin doit répondre que le risque est faible bien que non nul. Le gène de la maladie étant récessif et autosomique, le médecin révèlera sans doute à Mme Rodier qu’elle possède le gène (car son père le lui a obligatoirement transmis) ; elle peut donc le transmettre, mais il faudrait que son mari le possède aussi et le transmette également pour que l’enfant soit atteint.
2. La probabilité que Mme Rodier soit hétérozygote égale à 1 ; puisque son père le lui a transmis obligatoirement. Son mari est un individu pris au hasard dans la population où le risque d'être hétérozygote est de 1/30. Si Mme Rodier risque d'avoir un enfant sourd-muet, la probabilité est de : 1 x 1/30 x 1/4 = 1/120.
B.1. Deux explications sont possibles :
• Soit le suppose n’est pas le père de l’enfant,
• Soit l'enfant porte une mutation qui fait apparaitre une nouvelle bande.
2. Le père et l’enfant porte 15 bandes en commun, la probabilité que cet homme ne soit pas le père de cet enfant est très faible. La paternité peut donc être affirmée avec confiance. L’explication la plus probable est que l'enfant porto une mutation qui a fait apparaitre une nouvelle bande.
Correction exercice IVLes prévisions en génétique humaine
Correction exercice IV
1a) Deux parents (l.1 et l.2) phénotypiquement sains ont donné un enfant malade : l’allèle morbide ou tare est donc récessif.
La fille Il.4 est malade alors que son père est phénotypiquement normal ; l’allèle morbide est porté par un autosome.
Notons « t » l’allèle tare, et « N » l’allèle normal.
b) Calcul du risque.
♥ Pour le couple llI.2-3.
Les deux parents ont des enfants malades : donc ils sont hétérozygotes de génotype N//t. Quand deux individus sont tous hétérozygotes pour une tare récessive, le risque d'avoir dans leur descendance un enfant malade est de 1/4. (Voir échiquier de croisement).
Parents : \(N//t \times N//t\)
Gamètes formés : \(\frac{1}{2}\underline N \), \(\frac{1}{2}\underline t \), \(\frac{1}{2}\underline N \), \(\frac{1}{2}\underline t \),
Résultats :
\(50\% \underline N \) | \(50\% \underline t \) | ||
\(50\% \underline N \) | \(25\% \frac{{\underline N }}{N}\) | \(25\% \frac{{\underline N }}{t}\) | |
\(50\% \underline t \) | \(25\% \frac{{\underline N }}{t}\) | \(25\% \frac{{\underline t }}{t}\) |
Chéquier de croisement
Proportions phénotypiques
• 3/4ou 75% de [N] ;
• 1/4 ou 25% de [t].
Remarque : 2/3 des individus [N] sont hétérozygotes.
♥ Pour le couple lll.5-6 :
On n’est pas sur des génotypes de lll.5 et lll.6.
Calcul de la probabilité pour que lll.5 soit hétérozygote : Sa sœur lll.4 est malade donc leurs parents sont hétérozygotes. Ainsi le risque pour que ll.5 soit hétérozygote est de 2/3. (voir échiquier précèdent).
Risque pour que lll.6 soit hétérozygote = proportion ou fréquence d’individus porteurs de la mutation dans la population : Soit 1/63.
Le risque pour le couple de mettre au monde un enfant atteint est de : 1/4 x 2/3 x 1/63 = 1/378.
2. Diagnostic prénatal ou anténatal.
Il est certainement possible de prélever, avant la naissance, des cellules du fœtus. Il est peut-être possible de faire un test de Guthrie en utilisant ces cellules (si elles expriment l’enzyme phénylalanine-hydroxylase).
Une voie plus sure consiste à identifier l’allèle responsable de la phénylcétonurie, à fabriquer une séquence d'ADN spécifique de cet allèle, puis a hybrider (avec une technique de type Souther blot) des fragments de restriction du génome fœtal en utilisant une sonde radioactive spécifique complémentaire de l’ADN de l’allèle « t». Cette technique permettrait de savoir avec certitude si une personne est hétérozygote pour ce gène el donc d’affiner grandement les estimations.
Correction exercice V Les prévisions en génétique humaine
Correction exercice V
1.a) L’individu III1 est albinos alors qu’aucun de ses deux parents ne l’ait. Il a reçu l’allèle responsable de l’albinisme de chacun de ses parents. Cet allèle est donc récessif et on le note « a » ; l’allèle ne codant pas pour l’albinisme est normal, on le note « N ».
b) Le gène n’est pas situé sur la partie spécifique au chromosome Y car les pères (I1 et II4) des individus albinos ne sont pas albinos.
Si le gène était situé sur la partie spécifique de X, l’individu I1, non albinos, serait XNY et sa femme, albinos, serait XaXa. Leur fille II2 devrait alors être non albinos, de génotype XNXa ayant reçu Xa de sa mère I2 et XN d'e son père : ce n'est pas le cas, II2 est albinos ; cette hypothèse est é rejeter.
La transmission du gone do la pigmentation des cellules épidermiques est autosomique.
c) Les individus II4 et II5 sont de phénotype [N] et de génotype N//a. Leurs enfants ont respectivement pour génotype : III1 : a//a, III2 et III3 : N//a ou N//N
2- a) L’analyse de ce deuxième arbre généalogique ne confirme absolument pas les résultats précédents puisque deux individus albinos II3 et II4, donc de génotype a//a, ont deux de leurs trois enfants non albinos.
b) Ceci ne peut s’expliquer que si on admet que l’albinisme est un cas de polygynie (caractère gouverné par plusieurs gènes).
3 a) La réaction chimique qui conduit du précurseur P à la mélanine est la suivante :
Précurseur \(\xrightarrow[Enzyme1]{E1}\) Tyrosine \(\xrightarrow[Enzyme2]{E2}\) Mélanine
L‘individu II3 possède l'enzyme E2 puisque la racine de ces cheveux est capable de transformer la tyrosine en mélanine. Mais comme il est albinos. Il lui manque E1.
L’individu II4 ne possède pas l’enzyme E2 puisque Ia racine de ses cheveux n’est pas capable de transformer la tyrosine en mélanine. Étant donné que cette racine est naturellement riche en tyrosine, on admet qu’il possède l'enzyme E1.
b) Les deux individus albinos du couple II3 et II4 ont deux enfants non albinos. Les deux enfants non albinos Ill2 et III3 ont donc reçu un allèle E1 et un allèle E2. L'individu II3 a transmis l’allèle E2 et l'individu II4 a transmis l’allèle E1.
Le génotype des enfants III2 et III3 ont donc pour génotype El//el et E2//e2 écriture obligatoire car les deux gènes ne sont pas lies.
L’un des parents a donné les allèles E1 et e2 et l’autre parent a donné les allèles e1et E2.
Les parents II3 et ll4 peuvent donc être :
• Homozygotes pour les deux gènes c’est-à-dire respectivement : E1//E1 e2//e2 et e1//e1 E2//E2,
• Hétérozygotes c’est-à-dire respectivement E1//e1 e2//e2 et e1//e1 E2//E2.
Correction exercice VI Les prévisions en génétique humaine
Correction exercice VI
- Pour la drépanocytose, la mutation est une substitution (T est remplacé par A au codon 3)
- Pour la mucoviscidose, la mutation est une délétion de trois nucléotides.
- Pour la maladie de Huntington, la mutation est une addition (27 répétitions supplémentaires du codon GTC).
Les conséquences sont des modifications de la protéine au niveau des acides aminés ;
- Pour l’allèle de la drépanocytose, l’acide glutamique est remplacé par la valine, ce qui entraine la synthèse d’une protéine déficiente (mutation faux-sens).
- Pour l’allèle de la mucoviscidose, il manque l’acide amine phénylalanine, ce qui entraine la synthèse d‘une protéine déficiente (mutation faux-sens).
- Pour l’allèle de la chorée de Huntington, la glutamine est présente 27 fois en plus dans la protéine, ce qui entraine la synthèse d’une protéine déficiente (mutation faux-sens).
Toutes les synthèses anormales provoquent des maladies graves.
Correction exercice VII Les prévisions en génétique humaine
Correction exercice VII
A - 1) On peut admettre que les deux formes d'hémoglobine sont codées par deux allèles (A et B par exemple) d'un même gène et que ces allèles sont codominants, car ils s'expriment tous les deux chez l’individu hétérozygote.
2) génotype des individus atteints de la forme mineure : A//B,
* génotype des individus atteints de la forme majeure ; B//B.
3 Les individus ll.3 et II.11 sont hétérozygotes. Ils auraient pu avoir des enfants normaux, la probabilité étant de 1/4.
B - 1) La probabilité est de : \(30\% \times 30\% \) \( \times \frac{1}{4} = 0,3 \times 0,3\) \( \times \frac{1}{4} = 0,3 \times 0,3\)
2) Si l’homme (ou la femme) a un frère (ou une sœur) atteint de la maladie de Cooley cela signifie que les parents étaient hétérozygotes ; il (ou elle) étant normal(e) et atteint(e) d'une forme discrète, a 2 risques sur 3 d'être également hétérozygote. Le risque pour l’enfant à naître devient donc : \(\frac{2}{3} \times 0,3 \times \frac{1}{4}\) \( = 0,05\)
3) Les risques (0.09/4 et 1/20) sont considérables d’autant plus que Ia maladie affectant l‘enfant homozygote est mortelle. (Test pourquoi on réalise dans ces régions un dépistage systématique des individus hétérozygotes.
Correction exercice VII Les prévisions en génétique humaine
Correction exercice
1. a) A partir de la séquence de nucléotides du gène, on aboutit à un polypeptide. Cette synthèse s’effectue en deux étapes :
La transcription de la séquence d'ADN en ARNm a lieu dans le noyau et se tait selon la règle de la complémentarité,
La traduction de la séquence d’ARNm en une chaîne polypeptidique a lieu dans le cytoplasme et se fait selon la règle établie dans le code génétique.
Les codons CUG et UUG codent tous les deux pour le même acide amine : la molécule polypeptidique est inchangée. Cette mutation par substitution est dite silencieuse et est due à la redondance du code génétique.
c) La molécule d’ADN devient alors :
Cette mutation par ajout et délétion se traduit par la synthèse d’une molécule polypeptidique qui diffère par cinq acides aminés de la molécule initiale.
Les codons de l’ARNm mute sont ceux entoures dans les deux cas. Il y a donc eu ajout d’un nucléotide à guanine (G) en position 4 et perte d’un nucléotide à guanine (G) en position 16 par exemple.
b) Cette mutation par ajout et délétion se traduit par la réalisation d’une molécule polypeptidique qui diffère par quatre acides amines de la molécule initiale ; il y a tout lieu de penser que le produit synthétise aura des propriétés différentes.